深入了解汽车发动机的结构与原理

内燃机至今已有200多年的历史，通常所说的热力发动机起源于1705年，T.Newcomen的蒸汽发动机将注入气缸的蒸汽用水进行冷却，利用所产生的低压驱动矿山水泵。

1774年，James Watt发明了蒸气机，掀起了英国的产业革命，但蒸气机是外燃式发动机，燃料的热量只有6%被有效利用。使燃料在气缸内部燃烧而产生动力的所谓内燃机起源于1781年Hyghens的设想，将火药爆炸，利用所产生的动力。1833年英国人赖特提出了直接利用燃烧压力的发动机方案，1838年发明了今天仍然采用的在点火前预先将混合气体压缩的所谓压缩式发动机。1867年Nicolars A.Otto和Eugen Langen改进了自由活塞式发动机，使热效率达到11%，其后不久，这种发动机占据了整个市场。

1892年，鲁道夫·狄塞尔（Rudolf Diesel）发明了压燃式内燃机，也就是柴油机，又称狄塞尔发动机，其最大特点是省油，热效率高。

在柴油机100多年的发展历程中，有3次重大的技术突破，才使柴油机技术达到今天的水平，其中两次技术突破和燃油系统直接相关，这也可以说明燃油系统在柴油机技术中的地位。

1.机械式燃油系统

狄塞尔发动机初期采用煤粉作为燃料，高压空气喷射，由于准确混合的技术难题一直无法解决，从狄塞尔发动机诞生到博世公司推出直列式合成泵的30年间，狄塞尔发动机在技术上一直处于探索和徘徊过程中。直到1927年博世公司研制出了直列式合成泵，奠定了泵、管、嘴型燃油系统，为柴油机的高速化、改善燃烧条件，提高性能创造了条件。其后，美国通用研制成功了单体柱塞泵，康明斯公司开发了泵喷嘴，20世纪60年代研制成功了适用于中小型柴油机的分配式喷油泵，为轿车和轻型车的发展开辟了广阔的前景。

2.增压中冷柴油机

涡轮增压和中冷技术是柴油机发展的第二次技术飞跃，是提高燃油经济性的基本手段之一，为柴油机带来了强大的生命力。增压技术在第二次世界大战时主要用于飞机发动机，20世纪60年代，中冷技术在欧美得到开发应用。1978年在欧洲推出了空空中间冷却器的柴油机，其热效率可达到40%以上。

3.电控喷油技术(www.xing528.com)

从20世纪50年代中期开始，汽车的数量越来越多，汽车的排放物对大气的污染日趋严重，直到今天，汽车工业面临的技术难题之一仍然是污染物的排放问题。1960年，美国加州制定了汽车排放污染物控制法规。1973年第一次石油危机，向世人表明了石油资源是有限的，因此降低油耗、节约资源成为汽车工业发展重要的追求目标。1979年第二次石油危机促使人们更加注重汽车的燃油控制。

仅仅根据发动机转速控制喷油量和喷油时刻的机械式燃油系统已经远远不能满足要求，需要根据实时转速和实际负荷进行特殊型式的控制。

在满足柴油机排放法规和进一步提高燃油经济性、提高驾驶安全性等社会要求的背景下，从20世纪80年代开始，电子控制喷油技术先后被世界各大汽车厂商用来控制喷油定时和喷油量，到目前已经历了3代技术变化，第一代为凸轮压油、位置控制，第二代为凸轮压油、时间控制，第三代为共轨蓄压、电磁阀时间控制，发展非常迅速。

纵观柴油机和燃油系统发展的历程，可以简单地归纳为两个30年和两个50年。

第一个30年（1893～1927）是柴油机诞生和探索阶段。

第一个50年（1927～1970）是柴油机发展成熟阶段，机械式燃油技术稳步发展。

第二个30年（1970～2000）受能源、环境污染的挑战，机械式燃油系统已不能满足要求，电控技术得到开发，提高了柴油机的经济性和环保性。

第二个50年（2000～2050）石油资源将枯竭，对发动机技术提出更高更新的要求，电控系统将得到充分发展。